Proteine (Eiweiße) – Thermogene Wirkung und Energiehaushalt

Proteine (Eiweiße) nehmen im Energiehaushalt (Zusammenspiel von Energieaufnahme und -verbrauch) eine Sonderstellung unter den Makronährstoffen (Hauptnährstoffen) ein. Neben ihrer strukturellen, funktionellen und regulatorischen Bedeutung weisen sie den höchsten thermogenen Effekt (Wärmebildung) der Nahrung auf. Dieser sogenannte diet-induced thermogenesis (DIT; nahrungsinduzierte Thermogenese) beschreibt den Energieverbrauch, der für Verdauung, Resorption (Aufnahme aus dem Darm), Transport, Metabolisierung (stoffwechselbedingte Verarbeitung) und Speicherung eines Nährstoffs erforderlich ist und stellt einen relevanten Anteil des täglichen Energieverbrauchs dar [1, 2].

Grundlagen der nahrungsinduzierten Thermogenese

Nach der Nahrungsaufnahme steigt der Energieverbrauch über den Ruheumsatz hinaus an. Dieser Effekt ist makronährstoffabhängig und beruht auf:

• energieaufwendiger enzymatischer Spaltung (Zerlegung durch Enzyme),
• aktiver intestinaler Resorption (Aufnahme im Darm),
• hepatischer Metabolisierung (Verarbeitung in der Leber),
• Synthese- und Umbauprozessen (z. B. Proteinsynthese (Eiweißaufbau), Harnstoffbildung (Entgiftung stickstoffhaltiger Abbauprodukte)).

Für Proteine ist dieser Prozess besonders energieintensiv, da Aminosäuren (Bausteine der Eiweiße) nicht direkt gespeichert werden können, sondern kontinuierlich in Synthese-, Umbau- oder Oxidationsprozesse (Verwertungs- und Abbauvorgänge) eingebunden werden müssen [1, 3].

Vergleich des thermogenen Effekts der Makronährstoffe

Der thermogene Effekt unterscheidet sich deutlich zwischen den Makronährstoffen:

• Fett: ca. 2-4 % der zugeführten Energie
• Kohlenhydrate: ca. 4-7 %
• Proteine: ca. 18-25 %

Damit führen proteinreiche Mahlzeiten zu einem signifikant höheren postprandialen Energieverbrauch (Energieverbrauch nach dem Essen) als isokalorische Mahlzeiten (energiemengenmäßig gleiche Mahlzeiten) mit hohem Fett- oder Kohlenhydratanteil [1, 2]. Zusätzlich ist die Dauer der Thermogenese (Wärmebildung) nach Proteinaufnahme verlängert und hält etwa doppelt so lange an wie nach kohlenhydrat- oder fettreichen Mahlzeiten gleicher Energie [2].

Mechanistische Aspekte der proteininduzierten Thermogenese

Die ausgeprägte thermogene Wirkung von Proteinen ist multifaktoriell bedingt:

• hoher Energieaufwand für Deaminierung (Abspaltung der Aminogruppe) und Harnstoffsynthese (Bildung von Harnstoff),
• Aktivierung energieverbrauchender Stoffwechselwege (biochemische Reaktionsketten) in Leber und Muskulatur,
• Stimulation der Proteinsynthese (Eiweißaufbau), insbesondere im Skelettmuskel,
• hormonelle Effekte (Wirkungen von Botenstoffen), u. a. auf Glucagon (Hormon des Zuckerstoffwechsels), Insulin (Hormon zur Blutzuckerregulation) und Fibroblast Growth Factor 21 (FGF21; Stoffwechselhormon).

Experimentelle Studien zeigen, dass Veränderungen der Proteinzufuhr den Energiebedarf zur Gewichtsstabilisierung beeinflussen können und adaptive Anpassungen (Anpassungsreaktionen) des Energieverbrauchs induzieren [3].

Bedeutung für Körpergewicht und Körperzusammensetzung

Durch die Kombination aus erhöhter Thermogenese (Wärmebildung), stärkerer und länger anhaltender Sättigung sowie Erhalt der fettfreien Masse (z. B. Muskelmasse) entfalten Proteine eine günstige Wirkung auf den Energiehaushalt. Systematische Übersichtsarbeiten (Zusammenfassungen vieler Studien) und Metaanalysen zeigen konsistent, dass eine proteinadäquate bis proteinbetonte Ernährung mit geringerem Körperfettanteil, günstigerer Körperzusammensetzung und besserer Gewichtsstabilisierung assoziiert ist, insbesondere im Kontext von Gewichtsreduktion und Gewichtserhalt [1, 4].

Metabolische und präventivmedizinische Relevanz

Der erhöhte thermogene Effekt von Proteinen ist nicht isoliert zu betrachten, sondern im Zusammenspiel mit Gesamtenergiezufuhr, körperlicher Aktivität und Proteinqualität (Zusammensetzung der Aminosäuren). In der Prävention und Therapie von Übergewicht und Adipositas (starkes Übergewicht) kann eine moderat erhöhte Proteinzufuhr zur Steigerung des täglichen Energieverbrauchs beitragen und gleichzeitig den Verlust an Muskelmasse begrenzen [2, 4].

Ernährungsmedizinisch wird häufig eine Makronährstoffverteilung von etwa 50 % Kohlenhydraten, 30 % Fett und 20 % Proteinen diskutiert, wobei individuelle Anpassungen in Abhängigkeit von Alter, Aktivitätsniveau, metabolischem Status (Stoffwechsellage) und klinischer Situation (gesundheitliche Gesamtlage) erforderlich sind.

Einordnung für die ernährungsmedizinische Praxis

Proteine beeinflussen den Energiehaushalt nicht nur indirekt über Muskelmasse und Sättigung, sondern auch direkt über einen ausgeprägten thermogenen Effekt (Wärmebildung). Dieser Effekt stellt einen relevanten Baustein in der metabolischen Regulation (Stoffwechselsteuerung) dar und sollte bei der Planung präventiver und therapeutischer Ernährungskonzepte systematisch berücksichtigt werden. Eine alleinige Betrachtung der Kalorienzufuhr greift ohne Berücksichtigung der makronährstoffspezifischen Thermogenese zu kurz [1, 2, 4].

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Literatur

1. Guarneiri LL, Adams CG, Garcia-Jackson B, Koecher K, Wilcox ML, Maki KC. Effects of varying protein amounts and types on diet-induced thermogenesis: a systematic review and meta-analysis. Adv Nutr. 2024;15(12):100332. https://doi.org/10.1016/j.advnut.2024.100332
2. Tzeravini E, Tentolouris A, Kokkinos A, Tentolouris N, Katsilambros N. Diet induced thermogenesis, older and newer data with emphasis on obesity and diabetes mellitus – a narrative review. Metabolism Open. 2024;22:100291. https://doi.org/10.1016/j.metop.2024.100291
3. Nicolaisen TS, Lyster AE, Sjöberg KA, Haas DT, Voldstedlund CT, Lundsgaard A-M et al. Dietary protein restriction elevates FGF21 levels and energy requirements to maintain body weight in lean men. Nat Metab. 2025;7(3):602-616. https://doi.org/10.1038/s42255-025-01236-7
4. Ellinger S, Amini AM, Haardt J et al. Protein intake and body weight, fat mass and waist circumference: an umbrella review of systematic reviews for the evidence-based guideline on protein intake of the German Nutrition Society. Eur J Nutr. 2024;63:3-32. https://doi.org/10.1007/s00394-023-03220-x
5. Santos-Sánchez G et al. Current advances for in vitro protein digestibility. Front Nutr. 2024;11:1404538. https://doi.org/10.3389/fnut.2024.1404538